穗花牡荊花芽分化過程中形態(tài)和生理指標(biāo)變化

易仁知,秦 俊,黃清俊*

(1 上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 生態(tài)技術(shù)與工程學(xué)院,上海 201418;2 上海辰山植物園城市園藝技術(shù)研發(fā)與推廣中心,上海 201602)

穗花牡荊(Vitexagnus-castus),屬唇形科(Lamiaceae)牡荊屬(Vitex),小型落葉花灌木,原產(chǎn)于歐洲,主要分布于亞洲中部, 歐洲南部及地中海地區(qū),國(guó)內(nèi)多見于江浙滬一帶地區(qū)栽培[1]。其藍(lán)紫色花序大而多,花色艷麗且夏季花期長(zhǎng),觀賞效果佳,常在湖濱、溪地、道路兩側(cè)或公園等園林配植。穗花牡荊不僅是園林應(yīng)用前景好的夏花植物,且其果實(shí)藥用歷史悠久,已在國(guó)外廣泛用于婦產(chǎn)科疾病治療[2]。目前關(guān)于穗花牡荊的園林研究主要集中于育種方面[3-7],如扦插繁育、組織培養(yǎng)、多倍體誘導(dǎo)等;少數(shù)學(xué)者就栽培技術(shù)進(jìn)行了闡述,僅見于遮陰、摘心、水分脅迫、多效唑處理[8-9],對(duì)其開花生理特性和花期調(diào)控技術(shù)鮮有報(bào)道。

花芽分化作為植物從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變的重要標(biāo)志[10],劃分植物花芽分化進(jìn)程常分為分化初期、萼片分化期、花瓣分化期、雄蕊分化期和雌蕊分化期等多個(gè)時(shí)期,不同物種具有差異性。比如,趙通等將杏(Prunusarmeniaca)花芽分化進(jìn)程劃分為未分化期、分化初期、萼片分化期、花瓣分化期、雄蕊分化期、雌蕊分化期、花粉細(xì)胞期7個(gè)時(shí)期[11]。張?jiān)娖G等將海南蒲桃(Syzygiumcumini)花芽形態(tài)分化過程劃分為7個(gè)階段:花序原基分化期、小花原基分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期、雌蕊原基分化期和雄蕊雌蕊形成期[12]。目前,關(guān)于花芽分化的調(diào)控存在許多假說,例如碳氮比學(xué)說[13]、激素平衡[14]和信號(hào)調(diào)節(jié)假說[15]等。碳氮比學(xué)說提出碳氮比達(dá)到較高的比例才會(huì)促使花芽分化,在一理論在許多植物中得到驗(yàn)證[11,16]。王楨等人研究表明,較低ABA/GA3、IAA/GA3、ABA/IAA促進(jìn)西紅花頂芽花芽分化[17]。

據(jù)物候期觀察,在上海地區(qū)穗花牡荊返青萌芽一般3月下旬開始,頂芽迅速膨大后4月初展葉,展葉后植物整體枝條、葉片加快生長(zhǎng),為花芽分化做準(zhǔn)備。在江浙一帶穗花牡荊一年主要有兩季集中的花期,主要在6-8月份?；ㄑ糠只臄?shù)量和質(zhì)量很大程度上影響著穗花牡荊的觀賞品質(zhì),目前該物種花芽分化相關(guān)研究尚未報(bào)道。因此,通過劃分穗花牡荊花芽分化進(jìn)程和掌握不同時(shí)期形態(tài)特征,以及探究花發(fā)育過程中生理及內(nèi)源激素變化,可為今后穗花牡荊的花期調(diào)控和栽培選育提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理

供試物種為上海辰山植物園所種植的5年生穗花牡荊盆栽苗,選擇生長(zhǎng)健壯,長(zhǎng)勢(shì)相似且無病蟲害的植株取樣,共100株。試驗(yàn)連續(xù)1年物候觀察,從2020年12月初觀察頂部冬芽的萌動(dòng)情況,從冬季清晨約每隔5 d采樣,春季約每隔3 d采樣,直到花盛開為止。采用物候期觀察和形態(tài)解剖結(jié)合觀測(cè)穗花牡荊花發(fā)育過程,2021年3月24日開始返青萌芽進(jìn)入營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期,4月初花芽逐漸進(jìn)入形態(tài)分化期,4月12日開始觀察到穗花牡荊花序軸原基分化,于4月中旬出現(xiàn)肉眼可見的分生組織,5月中旬大部分花芽現(xiàn)蕾。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 花芽形態(tài)觀察

于 2021 年 3 月 24 日開始試驗(yàn),連續(xù)2～3 d采樣,直至現(xiàn)蕾。每次隨機(jī)取大小一致芽體發(fā)育程度相似的20個(gè)新梢中上部頂芽,1/2數(shù)量芽體置于體視顯微鏡Olympus SZX16縱剖觀察,確定花芽分化時(shí)期;剩余頂芽剝?nèi)ト~片,固定于FAA(95%乙醇∶冰醋酸∶甲醛=9∶0.5∶0.5)溶液中,48 h后70%的酒精永久保存。固定好的花芽采用常規(guī)石蠟切片方法切片,用萊卡Leica2245切片機(jī)進(jìn)行6～8 μm切片,切片后放置于萊卡H1220烘片臺(tái)烘干后用甲苯胺藍(lán)染色,置于生物顯微鏡Nikon BX41下拍照。在顯微成像系統(tǒng)下將各時(shí)段解剖的花芽和石蠟切片數(shù)量進(jìn)行花芽分化情況觀察和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),花芽階段的劃分標(biāo)準(zhǔn)為某一分化階段花芽數(shù)量超過50%。

1.2.2 生理指標(biāo)測(cè)定

根據(jù)形態(tài)解剖觀察結(jié)果從花芽分化初期(2021 年 4 月6 日后)連續(xù)采樣葉片和花芽用于生理指標(biāo)測(cè)定,部分葉片和花芽105 ℃殺青15min,72 ℃烘干至恒重后磨樣用于總碳和總氮含量測(cè)量,部分直接放入液氮罐中冷凍后轉(zhuǎn)入-80 ℃超低溫冰箱保存用于各項(xiàng)生理指標(biāo)的測(cè)定。碳氮比(C/N):稱取烘干后樣品0.01 g,加入5 mL重鉻酸鉀(0.8 mol/L),加入5 mL濃硫酸油浴消煮,用0.2 mol/L的硫酸亞鐵滴定,測(cè)定總碳含量。稱取樣品0.3 g,加入5 mL濃硫酸,消煮,分3次加入雙氧水,直至消煮液呈清亮,轉(zhuǎn)移至100 mL容量品,定容過濾,量取10 mL進(jìn)行蒸餾,利用0.01 mol/L H2SO4進(jìn)行滴定,測(cè)定總氮含量?？扇苄蕴?、可溶性蛋白含量通過試劑盒測(cè)定,試劑盒購(gòu)于索萊寶有限公司。赤霉素GA3、細(xì)胞分裂素CTK、生長(zhǎng)素IAA以及脫落酸ABA采用酶聯(lián)免疫吸附法,試劑盒及試驗(yàn)方法來源于上海酶聯(lián)生物公司。

1.3 數(shù)據(jù)與圖像處理

用Excel 2021軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理,SPSS 25.0進(jìn)行單因素分析和 Duncan’s多重比較, SigmaPlot 14.5和Prism 9軟件繪制圖表,圖片拼接借助 Photoshop 2021軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 穗花牡荊花芽分化過程內(nèi)部形態(tài)觀察

根據(jù)穗花牡荊開花物候期和花芽分化進(jìn)程的觀測(cè)結(jié)果,研究發(fā)現(xiàn)該物種在當(dāng)年主要有2次集中穩(wěn)定的夏季開花和秋末零星開花現(xiàn)象,花芽分化類型為當(dāng)年多次分化型。穗花牡荊在3月展葉后迅速進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng),同時(shí)受到花芽分化誘導(dǎo),頂部生長(zhǎng)錐轉(zhuǎn)化為總軸花序原基;花序原基在4-6月不斷進(jìn)行形態(tài)分化直至花器官發(fā)育完成。據(jù)石蠟切片觀察結(jié)果可劃分為7個(gè)時(shí)期:未分化期、總軸花序原基分化期、初級(jí)分軸花序原基分化期、次級(jí)分軸花序原基分化期、小花原基分化期、花器官分化前期和花器官分化后期。

未分化期:2月初芽未萌動(dòng),生長(zhǎng)點(diǎn)突起,混合芽形態(tài),處于未分化期。3月中旬,芽體生長(zhǎng)點(diǎn)頂端較小,基本呈圓錐型,在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)錐兩側(cè)的葉原基逐漸向內(nèi)分化,保護(hù)內(nèi)側(cè)生長(zhǎng)點(diǎn),外層細(xì)胞排列緊密,處于花芽誘導(dǎo)態(tài) (圖1,A)。

A.未分化期;B.總軸花序原基分化期;C.初級(jí)分軸花序原基分化期;D.次級(jí)分軸花序原基分化期;E.小花原基分化期;F.花器官分化前期;G.花器官分化后期。Lp.生長(zhǎng)錐;Gp.葉片;Bp.頂生花序原基;Br.初級(jí)腋生花序原基;Apm.次級(jí)腋生花序原基;1st Axm.苞片原基;2nd Axm.苞片;Fp.小花原基;Fsp.小花萼片原基;Fpp.小花花瓣原基;Pp.雌蕊原基;Sp.雄蕊原基;Se.萼片;Pe.花被;St.雄蕊;Pi.雌蕊;An.花藥;Ov.子房。圖A-E為整個(gè)花芽,圖F-G為花芽頂端部位。

總軸花序原基分化期:葉芽生長(zhǎng)錐呈現(xiàn)半圓形逐漸變寬,由花芽分化前期的花芽誘導(dǎo)態(tài)變?yōu)榛ㄐ蚩傒S原基分化期?？拷l頂端的芽體生長(zhǎng)點(diǎn)有小程度的突起,肉眼很難分辨外部形態(tài)發(fā)生的變化,此時(shí)芽為混合芽。由切片可見,突起處細(xì)胞排列緊密,染色較深,原形成層由半圓形變成“八”字形,總軸原基直徑為0.11 mm(圖1,B)。整個(gè)生長(zhǎng)錐趨向半圓形,長(zhǎng)度顯著增加,形成多級(jí)苞片,保護(hù)內(nèi)部幼嫩的花芽分生組織。此期出現(xiàn)約在2021年3月14至4月9日, 4月9日觀察的花芽全部進(jìn)入此時(shí)期。

初級(jí)分軸花序原基分化期:于3月末腋芽表面御寒的芽鱗已基本脫落,芽體逐漸返青展葉,新梢生長(zhǎng)出5～8個(gè)節(jié)間數(shù),頂部和腋間混合芽直徑迅速膨大。4月中旬,總軸不斷伸長(zhǎng),花芽從混合芽中露出,肉眼可見苞片腋間有明顯的分生組織,進(jìn)而產(chǎn)生雙側(cè)分軸,為第二級(jí)花序分軸原基分化期。在總軸兩側(cè)的線形苞片腋間產(chǎn)生隆起的分生組織,隨后發(fā)育成側(cè)級(jí)花序,為花芽分化分軸原基。切片可見,花序分軸原基上已分化出保護(hù)幼花的苞片原基(圖1,C)。此期出現(xiàn)盛期在4月12至4月22日。

次級(jí)分軸花序原基分化期:花梗不斷增長(zhǎng),花蕾增大。在初級(jí)分軸花序原基兩側(cè)腋間以第一輪花序分化方式重復(fù)分化次級(jí)分軸花序原基(圖1,D)。4月底花序表面包裹著多層苞片,伴隨著分化逐漸伸長(zhǎng)膨大露出十分明顯的總狀花序,每個(gè)總軸上末端最表層苞片不脫落,最終發(fā)育成葉片。此期出現(xiàn)盛期在4月25日至4月28日。

小花原基分化期:總軸花序梗和次級(jí)分軸更迅速增長(zhǎng),整個(gè)花序長(zhǎng)度驟增。隨后在次級(jí)分軸花序原基底部?jī)蓚?cè)按照二歧聚傘花序依次分化出小花原基(圖1,E),次級(jí)分軸花序軸上著生的兩側(cè)的小花原基較中間的小花原基分化程度較晚,隨著小花分化程度增加,小花數(shù)目明顯增加。此期出現(xiàn)盛期在4月28日至5月5日。

花器官分化前期:萼片原基逐漸出現(xiàn),隨后覆蓋花頂。花序軸上大量小花原基上兩側(cè)有小花萼片原基發(fā)生(圖1,F)。此期出現(xiàn)盛期在5月1日到5月8日。

花器官分化后期:在與萼片相間的位置上,5枚花瓣原基同一時(shí)間分化,隨后,4枚雄蕊原基同時(shí)分化。花瓣大部分內(nèi)彎后,環(huán)形心皮在花頂出現(xiàn),后演變?yōu)樽臃?、花柱、柱頭3部分(圖1,G)。穗花牡荊花器官發(fā)生是較典型的輪狀發(fā)生,萼片、花瓣、雄蕊、心皮,向心式逐輪分化,每朵小花發(fā)育順序從花序底部向上,由中間向兩側(cè)。此期出現(xiàn)盛期在5月8日至5月16日。

伴隨著新梢的長(zhǎng)度增加和花序軸不斷生長(zhǎng),小花在分軸花序上呈聚傘狀花序構(gòu)成次級(jí)分軸花序,且離花序頂端越遠(yuǎn),分化越早,處同一水平位置花芽分化進(jìn)程相似?；ㄐ蚩偣３Ｓ?～4個(gè)分軸,構(gòu)成復(fù)圓錐花序。4月下旬開始分化萼片原基、花瓣原基、雄蕊原基、雌蕊原基,單個(gè)芽體開始現(xiàn)出兩芽鱗之外和體積膨大,從外向心式發(fā)育;同時(shí)花梗不斷伸長(zhǎng),5月16日全部現(xiàn)蕾,頂部花芽已經(jīng)分化完成,處于育蕾階段,即花器官逐步發(fā)育過程。所有小花依次從下向上從里往外開放?；ㄝ噻姞铐敹?齒裂,花冠頂端5裂,2唇形,雄蕊4～5,柱頭2裂,子房由2心皮組成。

2.2 花芽分化進(jìn)程中碳氮物質(zhì)含量變化

隨著花芽分化時(shí)間推進(jìn),花芽和葉片可溶性糖總量整體呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)。由圖2可知,總軸花序原基分化期前期葉片可溶性糖含量低于花芽。4月6日至4月12日,總軸花序原基分化時(shí),葉片中可溶性糖含量第1次急劇上升,且含量高于花芽。隨著腋間分生組織的出現(xiàn),即初級(jí)分軸花序原基分化期,葉片中可溶性糖含量在4月15日達(dá)到最低值4 mg/g;后期次級(jí)分軸花序原基大量分化時(shí),葉片4月25日中可溶性糖含量達(dá)到低峰值10.5 mg/g,說明花序原基分化均需消耗葉片中大量可溶性糖。4月6日至4月25日,花芽中的可溶性糖含量緩慢上升,有一定的可溶性糖積累,說明葉片內(nèi)可溶性糖往花芽?jī)?nèi)運(yùn)輸和花芽中可溶性糖的積累有利于花芽花序原基分化。4月25日以后,葉片可溶性糖含量整體上升積累,為花器官分化做準(zhǔn)備。4月25日至5月8日,花芽中可溶性糖含量整體上升,有利于小花原基的分化,其中萼片原基分化消耗了部分花芽?jī)?nèi)的可溶性糖含量。5月8日至5月16日,花芽中可溶性糖含量顯著下降,說明花器官分化需要消耗可溶性糖。

圖2 穗花牡荊花芽分化進(jìn)程中可溶性糖、可溶性蛋白變化

隨著花芽分化時(shí)期推進(jìn),葉片中蛋白質(zhì)含量呈“降-升-降-升”變化趨勢(shì),花芽中蛋白質(zhì)含量呈“升-降-升”變化趨勢(shì)?？傒S花序原基分化時(shí)期葉片可溶性蛋白比花芽中多,葉片中的蛋白質(zhì)向花芽轉(zhuǎn)移保證了花芽分化的順利進(jìn)行,花芽需要大量的蛋白質(zhì)供應(yīng)。4月15日至4月22日分軸花序原基葉片需要大量的蛋白質(zhì)積累,為后序小花原基分化提供所需的物質(zhì)和能量;5月1日至5月16日花器官分化期,說明花器官分化葉片中需要較高水平的蛋白質(zhì)含量。

4月6日至4月22日,花芽中蛋白質(zhì)含量持續(xù)上升,說明花序原基的分化需要大量的蛋白質(zhì)積累;4月22日至5月1日,花芽?jī)?nèi)蛋白質(zhì)的消耗保證了小花原基分化順利進(jìn)行;5月1日至5月16日,花芽中蛋白質(zhì)含量上升而葉片中蛋白質(zhì)含量下降,說明葉片的蛋白質(zhì)輸送到花芽促進(jìn)花器官的分化。

穗花牡荊花芽分化進(jìn)程中全碳、全氮含量變化如圖3所示,葉片中全碳含量的變化呈升-降-穩(wěn)定-升趨勢(shì),花芽中全碳含量的變化整體呈先升后降趨勢(shì)。全碳含量在4月9日最低,葉片和花芽中全碳含量接近,達(dá)到平衡,大多數(shù)混合芽的生長(zhǎng)錐逐漸從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)向生殖生長(zhǎng),逐步上升到4月19日出現(xiàn)峰值。

圖3 穗花牡荊花芽分化進(jìn)程中全碳、全氮含量、碳氮比變化

4月19日至4月25日次級(jí)花序原基大量分化,葉片和花芽中全碳含量降低。4月25日至5月8日,花芽中碳含量迅速上升,保證小花原基大量分化。5月8日后,花芽中的全碳含量降低,葉片中全碳含量上升,與花瓣原基和雌雄蕊原基分化有關(guān)。葉片中全氮含量的變化呈先小幅度上升-下降-小幅度上升趨勢(shì),花芽中全氮含量的變化整體呈下降趨勢(shì)。葉片中全氮含量在4月13日達(dá)到最高值48.75 mg/g,且在次級(jí)花序原基、小花原基以及萼片原基分化期間低于花芽中的全氮含量,5月8日后由小幅度上升。隨著花芽分化推進(jìn),花芽與葉片碳氮比整體上升的趨勢(shì)。5月1日花器官分化期,花芽中的碳氮比高于葉片,說明花芽中保持較高的碳氮比水平有利于花器官的分化。

綜上所述,穗花牡荊花芽分化過程中的不同時(shí)期葉片和花芽中可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量均有波動(dòng),總體上葉片中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高于花芽。葉片的大量可溶性糖充足保證了花序原基分化有足夠的能量來源,花芽中可溶性糖含量整體上升積累有利于花器官分化。葉片中需要較高水平的蛋白質(zhì)有利于混合芽向花芽形成,花芽中大量的蛋白質(zhì)積累促進(jìn)了花序原基的分化,葉片的蛋白質(zhì)輸送到花芽保證了花器官的分化順利進(jìn)行。

2.3 花芽分化進(jìn)程中內(nèi)源激素含量變化及動(dòng)態(tài)平衡

花芽分化進(jìn)程中內(nèi)源激素含量變化如圖4。隨著花芽分化進(jìn)程的推進(jìn),葉片中IAA含量呈現(xiàn)波動(dòng)式上升后下降,其中最低值出現(xiàn)在4月15日(初級(jí)分軸花序原基分化期)為85.01 μg/L,最高值出現(xiàn)在5月1日(小花原基分化期)為101.08 μg/L,后期IAA降低對(duì)從花器官原基大量分化有著重要的作用。ABA含量總體呈先波動(dòng)時(shí)式上升后下降趨勢(shì),低含量的ABA有利于總軸花序原基形成,較高水平的ABA有利于小花原基的分化,ABA含量下降可以促進(jìn)成花器官分化,其中4月15日和4月25日2個(gè)峰值分別為初級(jí)花序原基和次級(jí)花序原基分化盛期。GA3含量總體呈先上升后下降趨勢(shì),在花序分化期即將結(jié)束后處于低水平狀態(tài),說明GA3含量上升有利于花芽分化。CTK含量呈“上升-下降-上升-下降”波動(dòng)狀態(tài),4月9日至4月22日,CTK含量上升有利于頂部花序原基和腋間花序原基的分化;4月22日至4月25日,CTK含量下降,此時(shí)初級(jí)花序軸上的次級(jí)花序原基大量分化。5月5日達(dá)到最高值,隨后下降,這說明高水平的CTK含量有利于小花原基的分化和CTK含量下降有利于花器官原基的分化。IAA、ABA和CTK在5月1日至5月8日含量均處于較高狀態(tài),說明在這期間以上3種激素達(dá)到一定的累積,進(jìn)而調(diào)控花器官分化。

圖4 穗花牡荊花芽分化進(jìn)程中內(nèi)源激素含量變化

內(nèi)源激素對(duì)穗花牡荊花芽分化的調(diào)控與不同激素動(dòng)態(tài)平衡有關(guān),如圖5所示?；ㄐ蛟只?葉片中GA3/ABA和IAA/CTK趨勢(shì)變化大致相同,比值處于較低水平。ABA/CTK和ABA/IAA升高伴隨著小花原基和小花萼片原基分化?；ㄆ鞴俜只?IAA/CTK下降。葉片中GA3/CTK、GA3/ABA和GA3/IAA的變化趨勢(shì)大致相同。

圖5 穗花牡荊花芽分化進(jìn)程中內(nèi)源激素含量比值變化

其最低值均在5月1日,此時(shí)處于小花原基分化盛期,小花原基上的兩側(cè)花萼片原基逐漸開始分化形成花萼片,說明花萼片原基分化需要較低的GA3/CTK、GA3/ABA和GA3/IAA誘導(dǎo);其最高值出現(xiàn)均在5月11日,此時(shí)花器官大量分化,說明花器官的分化尤其是花瓣原基、雄雌蕊原基分化需要較高的GA3/CTK、GA3/ABA和GA3/IAA;花器官的分化完成后則GA3/CTK、GA3/ABA和GA3/IAA降低,這一變化有利于花器官進(jìn)一步發(fā)育。

3 討 論

3.1 穗花牡荊花芽分化的特點(diǎn)

穗花牡荊作為藍(lán)紫色系夏季時(shí)令花灌木,研究其花芽分化對(duì)花期調(diào)控和花質(zhì)量提升有著重要意義。觀察穗花牡荊花芽分化進(jìn)程,這與復(fù)合花序的植物的研究結(jié)果[18-19]基本相符。由于穗花牡荊屬于復(fù)合圓錐式的聚傘花序,且同一花序中不同的單花處于不同的分化時(shí)期和發(fā)育狀態(tài),不同空間位置花序開花時(shí)間順序也存在差異,即枝條頂端的花序先發(fā)育成熟,花序分支底端小花和分支中間的花先開放。這與具有典型聚傘花序開花特征的皺葉膏桐花序(二歧聚傘花序)開花順序存在差異[21]。穗花牡荊屬于無限花序,不同枝位的小花原基分化期、花器官分化前期和花器官分化前期階段存在部分的重疊現(xiàn)象。穗花牡荊1年有明顯的兩季開花現(xiàn)象,與皺葉膏桐[20]、麻瘋樹[21]、‘L6’萱草[22]的2次開花特征相似。郭娜[23]研究發(fā)現(xiàn)2次成花的丁香第1季的花芽屬于夏秋分化型,第2季的花芽屬于當(dāng)年分化型;而穗花牡荊的第1季花芽屬于當(dāng)年分化型,其能多次誘導(dǎo)成花的主要原因在于花芽不需要經(jīng)過低溫休眠,溫度和營(yíng)養(yǎng)條件達(dá)到便可多次開花。根據(jù)花芽分化進(jìn)程,可推測(cè)在分軸花序原基分化期到小花原基分化期之前,即小花原基形成之前的階段,通過一些外源激素或物理手段影響花序與小花的數(shù)量,進(jìn)行花期調(diào)控和提升花品質(zhì)。

3.2 生理指標(biāo)與花芽分化的關(guān)系

花芽分化是十分復(fù)雜的生理生化的過程,需要大量的碳水化合物、可溶性蛋白等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累以及碳氮物質(zhì)的比例平衡來保證花芽分化順利進(jìn)行[24-25]。吳秋潔等[26]表明可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白含量均顯著上升有利于花器官發(fā)育過程。張?jiān)娖G等人[12]表明海南蒲桃花芽形態(tài)分化過程花芽可溶性糖和淀粉含量變化趨勢(shì)為先降后升趨勢(shì),花芽形態(tài)分化和開花需要大量碳水化合物積累。何文廣等[16]表明山雞椒雌花在花芽分化期間從葉片部位輸送大量的可溶性蛋白來供花芽分化進(jìn)行。本研究的結(jié)果也表明隨著穗花牡荊花芽分化時(shí)間推進(jìn),花芽可溶性糖總量整體的升高有利于花芽分化。在花芽分化前期花序原基的分化需要葉片中大量的蛋白質(zhì)積累,花芽分化后期花芽中蛋白質(zhì)含量上升而葉片中蛋白質(zhì)含量下降說明葉片中蛋白質(zhì)輸送到花芽促進(jìn)花器官的分化。葉片中的可溶性蛋白含量在花芽分化中呈現(xiàn)上升下降再上升趨勢(shì),最小值出現(xiàn)在花序分軸原基大量的分化時(shí),最大值出現(xiàn)在花器官大量分化時(shí)。幾個(gè)重要的花芽分化時(shí)刻存在峰值;其次,碳氮比學(xué)說認(rèn)為,樹木碳和氮的比例合適,花芽分化旺盛[11]。從碳氮比看,穗花牡荊碳氮比逐步上升,花芽中后期的碳氮比高于葉片說明花芽中保持較高的碳氮比水平有利于花器官的分化。這一點(diǎn)與山雞椒的研究結(jié)果[16]一致。因此,穗花牡荊在生產(chǎn)上可通過調(diào)節(jié)氮肥的比例和環(huán)剝等園藝手段增加碳氮比,從而調(diào)控其花芽分化進(jìn)程。

植物內(nèi)源激素含量及激素平衡對(duì)花芽分化的順利進(jìn)行起著重要的調(diào)控作用。生長(zhǎng)素對(duì)花芽分化的影響存有分歧。研究表明低濃度IAA有利于竹葉蘭[26]和板栗[27]花序分化和生長(zhǎng)。本試驗(yàn)IAA含量整體先上升后下降,呈波動(dòng)式,低水平IAA有利于穗花牡荊的花序原基形成。GA3作為調(diào)控成花信號(hào)的重要激素之一,關(guān)于蘋果、葡萄、桃、梨等植物的眾多研究表明低水平GA3有利于花芽分化,高水平GA3抑制花芽分化[28],但這并不絕對(duì)。本試驗(yàn)穗花牡荊葉片的GA3水平在花芽分化進(jìn)程持續(xù)上升累積,與山雞椒葉片中的GA3含量趨勢(shì)變化[29]一致。這可能是由于穗花牡荊植物存在大量萜類物質(zhì)[30],二者在合成通路中擁有共同的前體途徑[31],導(dǎo)致赤霉素隨之累積。ABA和CTK作為促花激素,大量研究表明高水平ABA和CTK可以促進(jìn)花芽分化[32-34]。從試驗(yàn)結(jié)果來看,低含量的ABA有利于花序原基分化,較高水平的ABA有利于小花原基的分化,ABA含量下降可以促進(jìn)成雄雌蕊原基分化,與薇甘菊[35]和棗[36]花芽分化的研究相似;葉片中高水平的CTK含量有利于穗花牡荊小花原基的分化和CTK含量下降有利于其花器官原基的分化。

內(nèi)源激素調(diào)控花芽分化常體現(xiàn)在不同種類激素的動(dòng)態(tài)平衡。各類植物激素不僅會(huì)在花芽分化進(jìn)程中呈現(xiàn)出一定的調(diào)控作用,而且還彼此拮抗或促進(jìn)。多種的激素比例變化就會(huì)生成平衡狀態(tài)。越來越多的學(xué)者從激素平衡角度去解釋花芽分化的規(guī)律。如髙比值的ZT/IAA、ABA/IAA、ZT/GA3、ABA/GA3促進(jìn)枇杷花芽分化[37];龍眼頂芽花序主軸分化前期IAA/GA3處于低水平,后期ZT/GA3升高能促進(jìn)花芽分化,所有的形態(tài)分化期ZT/ABA及GA3/ABA較低[38]。在本研究中,較低水平GA3/ABA也有利于花序分化。小花原基分化期間,ABA/CTK、ABA/IAA比值升高有利于小花原基和小花萼片原基形成。GA3/CTK、GA3/ABA和GA3/IAA快速上升有利于花瓣原基、雄雌蕊原基發(fā)育。

4 結(jié) 論

通過研究花芽分化過程中的形態(tài)和生理變化,表明穗花牡荊花芽分化為一年多次分化型,其分化過程可劃分為7個(gè)時(shí)期:未分化期、總軸花序原基分化期、初級(jí)分軸花序原基分化期、次級(jí)分軸花序原基分化期、小花原基分化期、花器官分化前期和花器官分化后期。相同一株植物不同枝條的花芽及相同花序中不同小花分化的進(jìn)程存在差異,第1季花期后各階段的花芽分化形態(tài)多同時(shí)出現(xiàn)。穗花牡荊花芽分化過程中整體葉片中碳水化合物含量比花芽高有利于提供營(yíng)養(yǎng),且較高的C/N比保證了花芽分化的順利進(jìn)行?；ㄑ糠只^程中,IAA、ABA、CTK和GA3整體水平上先升后降有利于花芽分化進(jìn)行。低水平的GA3/ABA和IAA/CTK有利于花序的形成,ABA/CTK和ABA/IAA升高促進(jìn)小花原基和小花萼片原基的分化, GA3/CTK、GA3/ABA和GA3/IAA升高促進(jìn)花瓣原基、雄雌蕊原基發(fā)育。